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应用卷积近场动力学快速模拟随机裂纹扩展

岩土力学 2025年第2期46卷 625-639页

作者：周建廖星川刘福深尚肖楠沈君逸浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江大学浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江杭州310058 浙江大学岩土工程计算中心浙江杭州310058

传统近场动力学方法采用积分方程替代连续介质力学中的偏微分方程,获得了对未知函数无光滑限制且更具一般性的方程,使得该方法特别适合模拟裂纹自发萌生和扩展等非连续问题,但高昂的计算成本往往限制了其在实际工程中的应用。采用一种... 详细信息

传统近场动力学方法采用积分方程替代连续介质力学中的偏微分方程,获得了对未知函数无光滑限制且更具一般性的方程,使得该方法特别适合模拟裂纹自发萌生和扩展等非连续问题,但高昂的计算成本往往限制了其在实际工程中的应用。采用一种基于快速卷积的近场动力学方法,以提高近场动力学方法的计算效率。该算法采用快速傅里叶变换来完成卷积计算,实现近场动力学方程中积分项的计算,可显著降低近场动力学的计算成本。基于快速卷积近场动力学的计算流程及其数值实现特性,提出了一套适用于该算法的前处理方法,并通过两个含预制裂纹的受拉方板算例验证了该前处理方法的可行性。在此基础上,进一步提出了随机裂纹扩展预测的建模方法,为岩土体随机裂纹扩展的预测研究提供了一个新的可行的思路。

关键词：近场动力学快速卷积建模方法随机裂纹扩展预测

土体抗剪强度各向异性对边坡滑动模式与稳定性的影响

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江苏大学学报（自然科学版） 2025年第1期46卷 91-97页

作者：张飞胡光华河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心江苏南京210024

基于极限分析法中的上限定理,开展了考虑土体抗剪强度各向异性的边坡稳定性研究,通过参数分析研究了土体抗剪强度各向异性对边坡失稳滑动方式与边坡稳定性安全系数的影响规律.结果表明:边坡稳定性安全系数随着抗剪强度各向异性系数减小... 详细信息

基于极限分析法中的上限定理,开展了考虑土体抗剪强度各向异性的边坡稳定性研究,通过参数分析研究了土体抗剪强度各向异性对边坡失稳滑动方式与边坡稳定性安全系数的影响规律.结果表明:边坡稳定性安全系数随着抗剪强度各向异性系数减小而减小,其影响程度随着土体内摩擦角和坡度的减小而增大;对于土体黏聚力较大、内摩擦角较小的缓坡,随着抗剪强度各向异性系数减小,边坡的最危险滑动面会由坡脚深层破坏转变为坡底深层破坏,滑动范围显著增大;基于计算结果绘制了稳定图(stability chart),实现了考虑土体抗剪强度各向异性影响的边坡稳定性安全系数的快速计算与最危险滑动方式的判别.

关键词：边坡抗剪强度各向异性稳定性安全系数极限分析法滑动

RBT模式下刚性挡墙非极限主动土压力的离散元模拟及理论研究

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岩土力学 2025年第2期46卷 640-652页

作者：姚嘉楠徐长节迟民良王艳萍习跃来王伟锋冯国辉孙佳政浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 华东交通大学江西省地下空间技术开发工程研究中心江西南昌330013 华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013 浙江省建投交通基础建设集团有限公司浙江杭州310012

针对刚性挡墙绕基底转动与平动耦合(rotation around the base and translation coupling,简称RBT)模式下砂土非极限主动土压力的分布问题,选取转动中心位置参数n=0.5、1.0、5.0共3组转动中心对其进行离散元模拟研究。结果表明,RBT模式... 详细信息

针对刚性挡墙绕基底转动与平动耦合(rotation around the base and translation coupling,简称RBT)模式下砂土非极限主动土压力的分布问题,选取转动中心位置参数n=0.5、1.0、5.0共3组转动中心对其进行离散元模拟研究。结果表明,RBT模式下主动土压力兼具绕基底转动(rotation around base,简称RB)模式下凹型分布和平动(translational,简称T)模式直线分布的特点。在破坏过程中,墙土摩擦角往往先于内摩擦角达到极限值,墙后滑裂面为一曲面,且土体滑裂面处有明显的主应力偏转现象。基于数值模拟结果,根据中间对称圆弧拱得到了层间等效内摩擦角与n的函数关系式,利用水平层分析法,建立了曲边梯形微分单元的受力平衡方程,采用有限差分法求解得到了RBT模式非极限主动土压力数值解。参数分析表明,墙体位移、内摩擦角及转动中心位置参数n对主动土压力具有显著的影响。通过与数值模拟和模型试验的对比,验证了所提理论的合理性和可靠性,研究成果可为刚性挡土墙土压力计算提供参考。

关键词： RBT模式非极限主动土压力离散元法土拱效应层间等效内摩擦角水平层分析法

应力状态和槽深对预切槽辅助滚刀破岩影响的近场动力学研究

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第1期56卷 189-200页

作者：周建沈君逸廖星川刘福深尚肖楠浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江大学浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江杭州310058 浙江大学岩土工程计算中心浙江杭州310058

首先,利用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助滚刀破岩问题进行了模拟,并将数值结果与试验数据进行了对比;其次,设置了σ_(x)=5 MPa、σ_(z)=20 MPa和σ_(x)=20 MPa、σ_(z)=5 MPa这2种应力状态,0、9... 详细信息

首先,利用线弹性近场动力学本构模型(linear peridynamic solids,LPS)对预切槽辅助滚刀破岩问题进行了模拟,并将数值结果与试验数据进行了对比;其次,设置了σ_(x)=5 MPa、σ_(z)=20 MPa和σ_(x)=20 MPa、σ_(z)=5 MPa这2种应力状态,0、9、18和30 mm这4种预切槽深度,总计8种工况;最后,研究了应力状态和预切槽深度对岩石破坏形态和破岩效率影响。研究结果表明:滚刀峰值贯入力随槽深的变化规律和岩石破坏形态与试验结果相符,从而验证了模型的可行性;在不同的槽深下,岩石存在2种破坏形态;当槽深为3 mm时,2个滚刀之间形成岩石破碎区;当槽深大于3 mm时,2个滚刀之间形成完整的岩块;当大主应力沿z方向时,会产生中央贯通裂纹;而当大主应力沿x方向时,则不会生成中央贯通裂纹;随着槽深增大,岩石损伤集中在预切槽附近区域,破岩效率也随之增高;当槽深≥18 mm时,峰值贯入力和比能较小,且两者受应力状态影响也较小。为实现不同应力条件下破岩性能的优化平衡、延长滚刀的使用寿命并降低施工成本,建议预切槽深度不小于18 mm;当预切槽深度无法达到该要求时,可在水平方向为大主应力方向时适当增加预切槽深度。

关键词：预切槽三维滚刀破岩近场动力学应力状态预切槽深度

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桩基核岛结构三维地震反应分析简化方法

土木工程学报 2025年第2期58卷 86-96,128页

作者：李文彪蒋家卫陈国兴朱升冬南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 江苏省土木工程防震技术研究中心江苏南京210009 福建永福电力设计股份有限公司福建福州350108

核岛可能会受到潜在强地震的严重威胁。土-桩-核岛结构动力相互作用效应分析是桩基核岛结构抗震设计的核心问题。针对我国某拟建核电厂,以3D集中质量-梁杆模型模拟AP1000核岛结构,建立土质地基-群桩基础-核岛结构体系的3D整体有限元模... 详细信息

核岛可能会受到潜在强地震的严重威胁。土-桩-核岛结构动力相互作用效应分析是桩基核岛结构抗震设计的核心问题。针对我国某拟建核电厂,以3D集中质量-梁杆模型模拟AP1000核岛结构,建立土质地基-群桩基础-核岛结构体系的3D整体有限元模型和简化模型。在该简化模型中,采用“等效单桩”代替群桩基础,采用Penzien集中质量模型模拟土-桩-结构动力相互作用,采用土弹簧模拟土-核岛底板动力相互作用。选取频谱特性差异显著的近场中强震、中-远场强震和远场大震记录作为输入基岩地震动,采用广义non-Masing滞回本构模型考虑土的动力非线性特性,对比分析3D简化模型和整体有限元模型计算的核岛结构(屏蔽建筑和安全壳)地震反应特征。结果表明:2种模型计算的核岛结构水平向和竖向峰值加速度、水平向峰值相对位移随高度的变化以及屏蔽建筑顶部水箱晃动水的水平向谱加速度β谱的值均基本吻合;在低频丰富的强地震动作用下,2种模型计算的核岛结构顶部的竖向谱加速度β谱的值基本一致。这表明简化方法能合理模拟桩基核岛建筑结构的地震反应特征,可作为桩基核岛结构地震反应分析的一种辅助方法。

关键词：核岛结构地震反应特征土-桩-结构动力相互作用等效单桩三向地震动

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电渗作用下工程废泥加固效率试验研究

水文地质工程地质 2025年第1期52卷 141-148页

作者：陶燕丽于泽一朱剑锋龚晓南周建李凯强浙江科技大学土木工程系浙江杭州310023 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058

目前城市化进程的加剧产生了大量的工程废泥,亟需进行适当处理,而传统的处理方式脱水效果难以达到预期目标。电渗法由于在软基处理和污泥加固方面拥有很大的发展潜力而受到广泛关注,因此国内外专家针对快速脱水、降低初始含水率等方面... 详细信息

目前城市化进程的加剧产生了大量的工程废泥,亟需进行适当处理,而传统的处理方式脱水效果难以达到预期目标。电渗法由于在软基处理和污泥加固方面拥有很大的发展潜力而受到广泛关注,因此国内外专家针对快速脱水、降低初始含水率等方面开展相关研究,但对电渗效率的认识存在不足。文章基于杭州某工程废泥,分别采用金属电极和惰性电极,在不同电源电压下开展试验研究,从总能耗、有效能耗和电极损耗3个方面对电渗加固效率进行探讨,根据试验结果和电渗理论模型对有效能耗系数与有效电压的关系进行了分析。结果表明:总能耗和有效能耗随电压增大而增大,且电压越大,总能耗和有效能耗的增加幅度也越大;总电渗效率和有效电渗效率随电源电压增大而降低;电极材料类型对总电渗效率影响较小,对有效电渗效率的影响通过有效电压间接实现,这是因为阳极板存在不同程度的损耗,降低了有效电渗效率;有效能耗系数与有效电压之间近似线性相关;低电压阻碍电渗效果的发挥,高电压不利于电渗效率的发展,实际工程中,应综合考虑电渗效果和效率选取适当电源电压值。基于试验结果可以有效减少电渗能耗,为电渗技术在实际工程的进一步推广应用提供科学依据。

关键词：电渗法电压铁电极碳电极电渗效率

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桐油糯米复合灰浆强度试验及微观机理分析

浙江大学学报(工学版) 2025年第03期59卷 496-503+545页

作者：唐晓武向青青费敏亮李柯毅孙国平俞悦浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江大学岩土工程研究所浙江省文物考古研究所中国人民大学公共管理学院

为了土遗址的夯土修复，采用正交设计制作不同质量分数比（水∶桐油∶糯米浆∶石灰）的复合灰浆试样.经1 a遗址现场养护，以抗剪强度的2个力学指标（黏聚力、内摩擦角）评价桐油、糯米浆、石灰对粉土的加固效果，以获得最优质量分数比.... 详细信息

为了土遗址的夯土修复，采用正交设计制作不同质量分数比（水∶桐油∶糯米浆∶石灰）的复合灰浆试样.经1 a遗址现场养护，以抗剪强度的2个力学指标（黏聚力、内摩擦角）评价桐油、糯米浆、石灰对粉土的加固效果，以获得最优质量分数比.结果表明：当复合灰浆质量分数比为18∶5∶12∶10时，黏聚力最大；当质量分数比为9∶3∶5∶5时，内摩擦角最大.对2组最优质量分数比的桐油糯米复合灰浆开展28 d内强度增长验证，利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪探究复合灰浆的协同改良机理. 2组复合灰浆在28 d龄期中，在黏聚力方面，最优质量分数比试样的黏聚力达到了正交试验最高组合1a龄期的98.6%；在内摩擦角方面，最优质量分数比试样的内摩擦角达到了正交试验最高组合1a龄期的97.8%.结果被应用于发生剥离病害的遗址土体，获得了良好的加固效果，能为潮湿环境土遗址现场修复和保护提供参考.

关键词：复合灰浆抗剪强度正交试验改良机理微观机制分析

双编码动态培育遗传聚类算法及其在电池定制化配组中的应用

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控制理论与应用 2025年第1期42卷 118-126页

作者：王子赟史伟杰王艳纪志成江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

本文提出了一种基于双编码动态培育遗传聚类算法,同步编码聚类类别与聚类中心,引入动态培育思想,动态调整交叉对象与变异方向,进而增加微变异进而提高种群多样性,解决了传统遗传算法初期收敛缓慢和种群单一问题,提高了算法后期跳出局部... 详细信息

本文提出了一种基于双编码动态培育遗传聚类算法,同步编码聚类类别与聚类中心,引入动态培育思想,动态调整交叉对象与变异方向,进而增加微变异进而提高种群多样性,解决了传统遗传算法初期收敛缓慢和种群单一问题,提高了算法后期跳出局部最优的能力.同时,分析了双编码动态培育遗传聚类算法的收敛性.最后,以电池定制化配组为应用案例,验证了本文算法解决动力电池定制化配组问题的有效性,以及算法在收敛速度和全局搜索精度方面的优越性.

关键词：双编码动态培育遗传聚类电池定制化配组

牛乳蛋白κ-酪蛋白在谷氨酸棒状杆菌中的表达及优化

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食品与发酵工业 2025年第3期51卷 12-20页

作者：张雅楠王雨露武小月刘秀霞白仲虎江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江苏无锡214122 江苏省生物活性制品加工工程技术研究中心江苏无锡214122

牛奶的蛋白质主要以酪蛋白为主,κ-酪蛋白是酪蛋白的一种,约占牛脱脂乳中总酪蛋白含量的13%。κ-酪蛋白具有乳蛋白的营养作用,可应用于未来牛奶的全合成,同时它水解产生的肽类物质还具有抑制血液凝固及抗血栓形成的作用。谷氨酸棒状杆菌... 详细信息

牛奶的蛋白质主要以酪蛋白为主,κ-酪蛋白是酪蛋白的一种,约占牛脱脂乳中总酪蛋白含量的13%。κ-酪蛋白具有乳蛋白的营养作用,可应用于未来牛奶的全合成,同时它水解产生的肽类物质还具有抑制血液凝固及抗血栓形成的作用。谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)作为一种安全生产菌株,是食用蛋白生产的优势细胞平台。该研究利用谷氨酸棒状杆菌作为受体菌株表达异源蛋白的优势实现κ-酪蛋白的外源表达。根据κ-酪蛋白的信号肽和前肽的分析设计并合成谷氨酸棒状杆菌密码子偏好性κ-酪蛋白基因,利用谷氨酸棒状杆菌ATCC 13032菌株用于表达κ-酪蛋白,并对该蛋白N端促溶标签、表达元件信号肽、表达宿主等进行优化,同时对发酵条件进一步优化。结果表明,对κ-酪蛋白进行二级结构及无序性分析,预测结果显示κ-酪蛋白具有固定的无序区域。采用SDS-PAGE和Western blotting技术检测κ-酪蛋白的表达情况,结果表明κ-酪蛋白能在谷氨酸棒状杆菌ATCC 13032菌株中成功表达,在其N端添加SUMO、FH8促溶标签能提高κ-酪蛋白可溶表达量,进行信号肽和宿主筛选能进一步提高蛋白产量。该研究在谷氨酸棒状杆菌中成功表达κ-酪蛋白,并通过优化手段进一步提高了产量,为未来牛奶全合成的实现奠定了基础。

关键词： κ-酪蛋白谷氨酸棒状杆菌无序区域表达元件优化宿主优化促溶标签